DE102012209883A1 - Hebelsystem - Google Patents

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    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
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    • F16D2023/141Clutch-actuating sleeves or bearings; Actuating members directly connected to clutch-actuating sleeves or bearings characterised by using a fork; Details of forks

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hebelsystem zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Hebel, der an einer Lagerstelle um ein Gelenk drehbar gelagert ist und der eine parallel zur Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung verlagerbare Krafteinleitungsstelle aufweist, die in Wirkverbindung mit einem Betätigungsaktor ist, wobei zwischen Krafteinleitungsstelle und Betätigungsaktor und beabstandet zu Krafteinleitungsstelle und Betätigungsaktor eine Knickstelle, wie ein Gelenk oder Scharnier, vorgesehen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hebelsystem zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Hebel, der an einer Lagerstelle um ein Gelenk drehbar gelagert ist und der eine parallel zur Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung verlagerbare Krafteinleitungsstelle aufweist, die in Wirkverbindung mit einem Betätigungsaktor ist.
  • Ein solches Hebelsystem ist beispielsweise der DE 197 00 935 A1 entnehmbar. So ist dort ein hydraulischer Aktor mit Geberzylinder und Nehmerzylinder gezeigt, wobei der Nehmerzylinder mit seinem Ausgangsteil auf einen Hebel zur Betätigung des Drehmomentübertragungssystems wirkt. Über die lineare Bewegung des Ausgangsteils des Nehmerzylinders wird der Hebel angesteuert, um das von der Kupplung als der Drehmomentübertragungseinrichtung übertragene Drehmoment anzusteuern.
  • Weitere Hebelsysteme sind aus der DE 10 2005 048 614 (dort als „Hebeleinrücker“ bezeichnet) und der DE 10 2006 043 330 (dort als „Schanieraktor“ bezeichnet) bekannt.
  • Die vorgenannten Hebelsysteme weisen eine lineare Kennlinie auf. Eine lineare Kennlinie führt aber je nach Kupplungskennfeld zu einer sehr hohen Spindelkraft. Demgegenüber könnte bei einer nicht-linearen Charakteristik der Aktoren die Spindelkraft ausgeglichen werden, so dass der Aktor damit besser auf bestimmte Kennfelder (z. B. degressive Kupplungskennfelder) ausgelegt werden kann.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Hebelsysteme mit linearer Charakteristik derart zu verändern, dass nicht-lineare Übersetzungen realisiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Hebelsystem zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, mit einem Hebel, der an einer Lagerstelle um ein Gelenk drehbar gelagert ist und der eine parallel zur Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung verlagerbare Krafteinleitungsstelle aufweist, die in Wirkverbindung mit einem Betätigungsaktor ist, wobei zwischen Krafteinleitungsstelle und Betätigungsaktor und beabstandet zu Krafteinleitungsstelle und Betätigungsaktor ein Knickstelle, wie ein Gelenk oder Schanier, vorgesehen ist.
  • Über diese Knickstelle ist ein Versatz zwischen der Achse des Betätigungsaktors und der Krafteinleitungsstelle (betrachtet parallel zur Drehachse des Drehmomentübertragungssystems) realisierbar. Damit können bei Linearaktoren nicht-lineare Kupplungskennlinien realisiert werden, und dies unabhängig von der jeweils gewählten Art des Hebels.
  • Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Wirklinie eines Betätigungselementes des Betätigungsaktors beabstandet zu und im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung und radial versetzt zur Krafteinleitungsstelle angeordnet.
  • Weiterhin kann die vorgenannte Knickstelle als linear geführtes Gelenk oder Schanier ausgebildet sind.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Hebelsystem zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Hebel, der an einer Lagerstelle um ein Gelenk drehbar gelagert ist und der eine parallel zur Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung verlagerbare Krafteinleitungsstelle aufweist, die in Wirkverbindung mit einem Betätigungsaktor ist, wobei der Betätigungsaktor selbst gelenkig gelagert ist.
  • Über diese gelenkige Lagerung des Betätigungsaktors kann die Wirklinie des Betätigungselementes des Betätigungsaktors „schräg“ relativ zur Drehachse des Drehmomentübertragungssystems) angeordnet werden. So ist gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen der Wirklinie des Betätigungselementes des Betätigungsaktor und einer durch die Krafteinleitungsstelle gezogenen gedachten Parallele zur Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung ein Winkel ungleich Null Grad vorgesehen.
  • Bei sämtlichen der vorstehend beschriebenen Hebelsysteme kann das Betätigungselement vorgesehen sein entweder ausschließlich Zugkräfte (z.B. über ein Seilsystem) oder ausschließlich Druckkräfte (über z. B. einen Betätigungspin) oder Zug- und Druckkräfte (z. B. über eine Zug- und Druckstange) zu übertragen.
  • Weiterhin kann der Hebel mit einem Betätigungslager wirkverbunden sein, das ggf. über eine Hebelübersetzung, auf ein Betätigungselement der Drehmomentübertragungseinrichtung, wie eine Anpressplatte einer Kupplung, wirkt.
  • Der Hebel kann die Betätigungskraft dann an einer Kraftübertragungsstelle an das Betätigungslager übertragen, wobei die Lagerstelle des Hebels entweder zwischen Krafteinleitungsstelle und Kraftübertragungsstelle oder in Verlängerung einer gedachten Linie zwischen Krafteinleitungsstelle und Kraftübertragungsstelle angeordnet ist.
  • Wie beschrieben kann als Betätigungsaktor ein Linearaktor vorgesehen sein.
  • Das vorliegende Hebelsystem kann beispielsweise zum Aufbau einer Doppelkupplung mit zwei Einzelkupplungen verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
  • 1 Eine Ausführungsbeispiel mit radial nach außen versetztem Aktor, dessen Stößel oder Zugseil eine gleitende und drehbare Lagerung aufweist, und wobei der Hebel "kurz" ausgeführt ist,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel mit radial nach außen versetzten Aktor, dessen Stößel oder Zugseil eine gleitende und drehbare Lagerung hat, wobei der Hebel "lang" ausgeführt ist,
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Aktor radial nach innen versetzt ist, wobei der Stößel oder das Zugseil des Aktors eine gleitende und drehbare Lagerung aufweist, und wobei der Hebel "lang" ausgeführt ist,
  • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des vorliegenden Hebelsystems mit nach außen versetztem Aktor, der am hinteren Ende schwenkbar gelagert ist (so dass auf eine Knickstelle gemäß den Ausführungsbeispielen nach 1 bis 3 verzichtet werden kann), und
  • 5 ein Kennfeld als Beispiel für eine nicht lineare Übersetzung, berechnet mit einem Ausführungsbeispiel des Hebelsystems gemäß einem der 1 bis 4.
  • Die vorliegende Aktoranordnung soll zur nicht-linearen Betätigung von z. B. Kupplungen oder Doppelkupplungen mit Linearaktoren zwecks Lastreduktion für den Linearaktor verwendet werden und betrifft damit Aktoren wie Linearaktoren, Hebelaktoren, hydraulischen Aktoren etc. Hintergrund hierfür ist, dass Linearaktoren auf eine lineare Übersetzung beschränkt sind, und dass mit Hebelaktoren keine degressiven Kupplungskennfelder realisiert werden können. Die vorliegend vorgesehene Modifikation der Linearaktoren, Hebelaktoren, hydraulischen Aktoren, etc. zur Realisierung einer nicht-linearen Übersetzung beinhaltet dabei ganz wesentlich die versetzte oder schräge Anordnung des Linearaktors.
  • 1 zeigt einen Hebel 1, der an einer Lagerstelle 1.1 gegen das Getriebegehäuse abgestützt ist, wobei diese Lagerstelle 1.1. zwischen einem Krafteinleitungspunkt 1.2. in den Hebel und einer Drehachse X einer Kupplung angeordnet ist. Beim Hebel 1 gemäß 1 handelt es sich also um einen "kurzen" Hebel, auch als Gabel bezeichnet.
  • Die Drehachse X der Kupplung ist zugleich die Hauptbetätigungs- und Bewegungsrichtung des Betätigungssystems der Kupplung, also vorliegend des Betätigungslagers, welches dann auf ein Kraftweiterleitungsmittel mit Hebelwirkung (wie eine Hebelfeder) oder auf einen Drucktopf ohne Hebelübersetzung wirkt, also drückt oder zieht.
  • In 1 ist dabei mit der durchgezogenen Linie die eine Extremposition des Hebels 1 und mit der gestrichelten Linie die andere Extremposition des Hebels 1 gezeigt.
  • Am Krafteinleitungspunkt 1.2 greift ein Verbindungsmittel 4 an, wobei dieses Verbindungsmittel 4 aus einem ersten Abschnitt 4.1 und einem zweiten Abschnitt 4.2 besteht, und wobei zwischen diesen Abschnitten 4.1 und 4.2 die Knickstelle 5 angeordnet ist. Diese Knickstelle 5 kann als linear bewegliches Gelenk oder Schanier ausgebildet sein.
  • Das Betätigungselement 3.1 des Betätigungsaktors 3 wiederum greift am zweiten Abschnitt 4.2 zur Einleitung einer Betätigungskraft ein, welche dann über das Verbindungsmittel 4 und den Hebel 1 an die Kupplung weitergeleitet wird.
  • In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des vorliegenden Hebelsystems zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Kupplung im Antriebsstranges eines Fahrzeuges, gezeigt, das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach 1 entspricht, also insbesondere die Abschnitte 4.1 und 4.2 des Verbindungsmittels mit gelenkiger Knickstelle 5 (also dem hier gezeigten Gelenk bzw. Schanier) umfasst.
  • In 2 ist im Gegensatz zu 1 ein "langer" Hebel vorgesehen, also ein Hebel, dessen Auflagerungspunkt 1.1 auf der zum Krafteinleitungspunkt 1.2 gegenüberliegenden Seite der Drehachse der Kupplung angeordnet ist.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hebelsystems zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung gezeigt, wobei vergleichbar 2 ein "langer" Hebel vorgesehen ist. Vergleichbar 1 und 2 sind wieder zwei Abschnitte 4.1 und 4.2 des Verbindungsmittels 4 zwischen Hebel 1 und Betätigungsaktor 3 zur Bildung der gelenkigen Knickstelle 5 vorgesehen.
  • Das Ausführungsbeispiel nach 3 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen nach 1 und 2 dadurch, dass der Betätigungsaktor 3 radial innen zum Krafteinleitungspunkt 1.2 angeordnet ist, wohingegen bei den Ausführungsbeispielen nach 1 und 2 der Betätigungsaktor radial außen zum Krafteinleitungspunkt 1.2 angeordnet ist. Dies wird in den 1 bis 3 durch gedachte parallele Linien zur Drehachse des Betätigungssystems durch den Krafteinleitungspunkt Y und durch ein Wirklinie Z des Betätigungssystems 3 und dem Versatz zwischen Wirklinie Z und gedachter Parallele Y verdeutlicht.
  • In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hebelsystems zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung gezeigt, wobei vorliegend ein "langer" Hebel 1 vorgesehen ist, mit einem Auflagerungspunkt 1.1 und einem Krafteinleitungspunkt 1.2, an welchem das Betätigungselement 3.1 des Betätigungsaktors 3 angreift. Zwischen einer Wirkungslinie Z des Betätigungselementes 3.1 und einer durch den Krafteinleitungspunkt 1.2 gehenden Parallele zur Drehachse X ist ein Winkel α vorgesehen. Der Betätigungsaktor 3 ist über ein Lager 6 drehbeweglich befestigt. Die maximalen Positionen, welche über diese Anordnung mit drehbeweglichen Betätigungsaktor erreichbar sind, sind über die durchgezogenen Striche bzw. über die gestrichelten Linien verdeutlicht.
  • In 5 ist ein Beispiel für eine nicht-lineare Übersetzung gezeigt. Diese wurde berechnet mit einer Anordnung nach 4. Die Darstellung zeigt den Einrückweg auf der Y-Achse über einem Aktorweg auf der X-Achse. Die durchgezogene Linie zeigt die aus dem Hebelsystem resultierende Übersetzung, die gestrichelte Linie zum Vergleich eine lineare Übersetzung. Die strichpunktierte Linie zeigt den nicht-linearen Anteil als Differenz zwischen linear und nicht linear.
  • Der Vorteil der vorliegenden Anordnungen liegt nun darin, dass bei niedrigen Aktorwegen, wo die Einrückkraft gering ist, eine höhere Steigung vorliegt und dafür eine Steigung und damit auch Aktorlast im Bereich größerer Einrückwege, wo die Einrückkraft groß ist, reduziert wird. Damit ergibt sich ein gleichmäßigerer Aktorkraftverlauf.
  • Es wird vorliegend also eine einfache Aktoranordnung vorgestellt, mit der ohne größeren konstruktiven Aufwand eine Nicht-Linearität bei Linearaktoren eingebracht wird, um die Aktorkräfte gleichmäßiger zu machen und zu reduzieren. Das gezeigte Betätigungssystem kann dabei einen "langen" Hebel umfassen, also einen Hebel, dessen Fixpunkt oder Schanier auf der zum Betätigungsaktor anderen Seite der Getriebewelle angeordnet ist. Alternativ kann ein kurzer "Hebel" vorgesehen werden, dessen Fixgelenk bzw. Schanier auf der gleichen Seiten der Getriebewelle wie der Aktor angeordnet ist. Dabei kann sich der Linearaktor entweder radial näher oder radial weiter entfernt zur Getriebewelle befinden, als das der Krafteinleitungspunkt des Hebels ist. Die Lagerung kann dabei als Teil des Aktors auf der Betätigungsseite (z. B. schwenkbarer Stößel) oder auf der Aktorgrundseite ausgeführt sein (schwenkbarer Aktor). Der Aktor selbst kann dabei jeder Art von Linearaktor sein, z. B. PWG-Aktor (PWG = Planetenwälzgetriebe), hydraulischer Nehmerzylinder, etc.. Als Verbindung zwischen Aktor und Hebel kann ein Stößel oder ein Zugseil vorgesehen werden. An einer Seite ist diese Verbindung über ein Gelenk mit dem Hebel verbunden. An der anderen Seite befindet sich ebenfalls ein Gelenk, als Verbindung mit dem Aktor. Sollte der Aktor schwenkbar gelagert sein, so kann die Verbindung an der Aktorseite auch ohne Schwenkbarkeit ausgeführt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102005048614 [0003]
    • DE 102006043330 [0003]

Claims (10)

  1. Hebelsystem zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Hebel (1), der an einer Lagerstelle (1.1) um ein Gelenk (2) drehbar gelagert ist und der eine parallel zur Drehachse (X) der Drehmomentübertragungseinrichtung verlagerbare Krafteinleitungsstelle (1.2) aufweist, die in Wirkverbindung mit einem Betätigungsaktor (3) ist, wobei zwischen Krafteinleitungsstelle (1.2) und Betätigungsaktor (3) und beabstandet zu Krafteinleitungsstelle (1.2) und Betätigungsaktor eine Knickstelle, wie ein Gelenk oder Scharnier, vorgesehen ist.
  2. Hebelsystem nach Anspruch 1, wobei eine Wirklinie (Z) eines Betätigungselements (3.1) des Betätigungsaktors (3) beabstandet zu und im Wesentlichen parallel zur Drehachse (X) der Drehmomentübertragungseinrichtung und radial versetzt zur Krafteinleitungsstelle (1.2) angeordnet ist.
  3. Hebelsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Knickstelle als linear geführtes Gelenk oder Scharnier ausgebildet ist.
  4. Hebelsystem zur Betätigung einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Hebel (1), der an einer Lagerstelle (1.1) um ein Gelenk (2) drehbar gelagert ist und der eine parallel zur Drehachse (X) der Drehmomentübertragungseinrichtung verlagerbare Krafteinleitungsstelle (1.2) aufweist, die in Wirkverbindung mit einem Betätigungsaktor (3) ist, wobei der Betätigungsaktor gelenkig gelagert ist.
  5. Hebelsystem nach Anspruch 4, wobei zwischen der Wirklinie (W) eines Betätigungselements (3.1) des Betätigungsaktors (3) und einer durch die Krafteinleitungsstelle (1.2) gezogenen gedachten Parallele zur Drehachse (X) der Drehmomentübertragungseinrichtung ein Winkel ungleich 0° vorgesehen ist.
  6. Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Betätigungselement vorgesehen ist, entweder ausschließlich Zugkräfte oder ausschließlich Druckkräfte oder Zug- und Druckkräfte zu übertragen.
  7. Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Hebel mit einem Betätigungslager wirkverbunden ist, das ggf. über eine Hebelübersetzung auf ein Betätigungselement der Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einer Anpreßplatte einer Kupplung, wirkt.
  8. Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Hebel (19) die Betätigungskraft an einer Kraftübertragungsstelle an das Betätigungslager überträgt und wobei die Lagerstelle (1.1) des Hebels entweder zwischen Krafteinleitungsstelle (1.2) und Kraftübertragungsstelle (1.3) oder in Verlängerung einer zwischen Krafteinleitungsstelle (1.2) und Kraftübertragungsstelle (1.3) gedachten Linie angeordnet ist.
  9. Hebelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als Betätigungsaktor ein Linearaktor vorgesehen ist.
  10. Doppelkupplung mit zwei Einzelkupplungen, wobei zumindest eine der Einzelkupplungen ein Hebelsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.
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